目的：颅脑损伤是临床医学救治和法医学损伤鉴定中排在首位的重要内容，在对颅脑损伤机理的研究中，特别是涉及法医鉴定问题的一些研究内容，一直是法医损伤学中殛待解决的问题，对颅脑损伤机理的深入地研究，有可能为复杂情况下的法医颅脑损伤鉴定，提供举足轻重的重要信息。本课题通过对人体头部力锤冲击试验，了解头部对冲击作用响应的生物力学特性，同时为验证头部有限元模型的有效性打下基础；通过建立头部三维有限元模型及模拟验证，将CAE(Computed Aided Engineering)技术引入法医学损伤机制的研究和法医学鉴定的应用。 方法： 1、力锤冲击试验中采用的模型为9具防腐的尸体和3个骨性头颅，利用带有力传感器的锤对头部进行冲击试验，通过放大信号，由示波器记录接触作用时的响应力—时间曲线，改变冲击锤的质地、冲击速度、质量、锤头面积等，记录响应曲线。加大冲击力度，记录发生的头皮挫裂及颅骨骨折。 2、通过对头部进行高精度CT扫描，得到断层图像，应用MIMICS软件进行三维重建，经光滑处理，导入ANSYS 7.0的LS-DYNA模块，并在颅腔中生成填充部分作为脑，经网格化处理得到三维有限元模型，接着进行头部受锤击的力学仿真试验，观察颅脑各部的应力变化，验证模型的有效性。 结果： 1、过力锤冲击试验，获得了人头部在不同情况下以下表现：①对钝物主动冲击的接触力响应曲线；②小面积钝物冲击作用下各部位承受最大力的近似值；③证实了在冲击速度相同(或相近)情况下，头皮对冲击力缓冲效应；并发现④当冲击锤的锤头面积变大时，头部结构能承受的最大力增大；⑤假设并在人体模型上证明了“带阻尼的弹簧振子”的力学 效果在撞击接触过程中的表现;⑥验证了保存数年的骨性头颅与新鲜尸 体头颅标本在受冲击时的力学差异。 2、立了人头部三维有限元模型，并验证了模型的有效性。即通过对头部 锤击试验的三维力学仿真，验证了力学仿真情况下的接触时间与锤击试验 的实际时间相近;观察了对冲伤发生的部位和时间，并证实了上述结果与 光弹模型冲击试验结果一致;通过对冲击过程的应力观察，发现了颅骨的 应力集中区与平时发生骨折的方向一致，从上述三个方面验证了模型一定 程度上的有效性。结论: 1、通过力锤冲击试验和三维有限元模型的建立，获得了人头部不同情况下对主动冲击钝物的接触力响应特点，其中包括对接触作用有表征意义的作用时间范围;得到了人头部在小面积钝物的冲击作用下各部位能承受的最大力的近似值;测试头皮对冲击力的缓冲效能;利用试验得到的数据，假设并验证了在接触的过程中，作用于头部的钝物与头部组成的系统相当于带有强阻尼的弹簧振子。上述结果揭示了部分颅脑损伤的机制的问题。同时，获得的结果和数据也为具有模拟损伤过程作用的有限元模型建立提供了参数。2、建立了头部的三维有限元模型并证明其对颅脑损伤的模拟在一定程度上有效。同时，对额正中受锤击的过程进行的模拟，为今后进行颅脑损伤的力学仿真和机理研究奠定了基础，为丰富“数据化物理人”提供了参考参数。